SU1469447A1

SU1469447A1 - Устройство дл определени момента максимума сигналов акустической эмиссии

Info

Publication number: SU1469447A1
Application number: SU874301066A
Authority: SU
Inventors: Александр Семенович Глинченко; Олег Александрович Тронин
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1989-03-30

Description

1

Изобретение относитс к испытательной технике и предназначено дл неразрушающего контрол материалов и изделий с использованием метода акустической эмиссии (АЭ).

Целью изобретени вл етс повышение достоверности определени момента максимума сигналов АЭ путем устранени ложных фиксаций моментов максимума при кратковременных спадах сигнала ниже порогового уровн , воспринимаемых как конец импульса АЭ, и снижени погрешности оценки временного положени максимума сигнала.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства; на фиг. 2 - структурна схема временного дискриминатора; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство дл определени момента максимума сигналов АЭ содержит последовательно соединенные электро- акустическш преобразователь 1 , усилитель 2 и первый пороговый элемент 3, второй пороговый элемент 4, последовательно соединенные таймер 5 и первый регистр 6 пам ти, управл ющий вход которого подключен к выходу первого порогового элемента 3, последо4

О

со

4 4ib vl

вательно соединенные формирователь 7 импульсов и элемент 8 задержки, выход которого подключен к входу Сброс первого регистра 6 пам ти, блок 9 регистрации, управл ющий вход которого подключен к выходу формировател 7 импульсов, последовательно соединенные пиковый детектор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

11и второй регистр 12 пам ти, выход которого подключен к первому входу блока 9 регистрации, схему 13Г сравнени кодов, третий регистр 14 пам ти , выход которого подключен к второ- му входу блока 9 регистрации, и временной дискриминатор 15, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента 4, а выход - к входу формировател 7 импульсов, выход эле- мента 8 задержки подключен к входам Сброс пикового детектора 10, АЦП

И, второго и третьего регистров 12 и 14 пам ти, ВХОД второго порогового элемента 4 подключен к выходу усипи- тел 2, второй вход первого порогового элемента 3 - к выходу пикового детектора 10, информационный вход третьего регистра 14 -пам ти - к выходу первого регистра 6 пам ти, входы схемы 13 сравнени кодов подключены к выходам Аф 11 и второго регистра

12пам ти, а ее выход - к входам Запись второго и третьего регистров

12 и 14 пам ти.о

Временной дискриминатор 15 содержит , например, последовательно соединенные элемент НЕ 16, вход которого вл етс входом дискриминатора, элемент И 17 и счетчик 18,выход которого , вл ющийс выходом дискриминатора , соединен с вторым входом элемента И 17, -а вход предустановки- с входом элемента НЕ 16, На установочные входы счетчика 18 подаетс код порога паузы, а на третий вход элш 1ента И 17 - последовательность тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал АЭ с выхода электроакустического преобразовател 1 ус1вливает- с усилителем 2 (фиг. 2а, напр жение Ue(t); дл упрощени показаны только положительные полуволны сигнала) и поступает на второй пороговьй элемен 4, в котором вьфабатываютс пр моугольные импульсы, равные по длитель ности времени превышени положитедьг

0

5 20

25 30

35

40

45

50

55

ными полуволнами сигнала заданного порогового уровн и j, д (фиг. 2б). Первьм из этих импульсов запускаетс временной дискриминатор 15, в котором производитс анализ интервалов времени между указанными импульсами (анализ пауз) путем сравнени их с заданным порогом паузы f .п равньп нескольким периодам частоты заполнени сигнала (фиг. 2в). Временной дискриминатор 15 не реагирует на кратковременные паузы, меньшие , в том числе и за счет спадов сигнала ниже порогового уровн при сложном , многоэкстремальном характере его огибающей. Превьшение паузой порогового значени С ,,, воспринимаетс как момент окончани импульса . АЭ. При этом по заднему фронту импульса временного дискриминатора 15 формирователь 7 импульсов формирует короткий пр моугольньй импульс (фиг. 2г). Сигнал с выхода усилите- л 2 также поступает на вход пикового детектора 10 и первый вход перво- , го порогового элемента 3.

Выходное напр жение пикового детектора 10 (фиг. 2а, напр жение U,(t) вл етс пороговым дл первого порогового элемента 3, и при пре- вьваении выходным сигналом усилител 2 этого порога на выходе первого порогового элемента 3 формируетс импульс, равный по длительности времени превышени (фиг. 2д). Задний фронт этого импульса с некоторой погрешностью соответствует по времени максимальному значению полуволны сигнала . По этому фронту в регистр 6 па- пам ти записываетс текущий код таймера 5. В последукщих полуволнах сигнала, превьппающих его п редвдущее пиковое значение, этот код обновл етс . Последним в регистр 6 пам ти записываетс код, соответствующий моменту максимума сигнала АЭ. Однако при большой длительности и слабом затухании сигнала АЭ за счет уменьшени выходного напр жени пикового детектора 10, вызванного разр дом его запоминающего конденсатора, возможны ложные срабатывани первого порогового элемента 3 на полуволнах сигнала, меньших по амплитуде его максимального значени (пунктир на фиг. 2). Это может привести к грубой погрешности определени момента максимума сигнала. Дл исклю(чени

5

этой погршености АДП 11 осуществл етс текущее преобразование выходного напр жени пикового детектора 10 в цифровой код и вы вление с помощью схемы 13 сравнени кодов и второго регистра 12 пам ти максимального значени этого напр жени , которое запи сываетс во второй регистр 12 пам ти . При каждом превышении кодом АЦП

11предьщущего содержимого второго регистра 12 пам ти в моменты окончани цикла преобразовани на выходе схемы 13 сравнени кодов формируетс короткий импульс (фиг. 2е), запи- сьщающий этот код во второй регистр

12пам ти и переписывающий содержимое первого регистра 6 пам ти в тий регистр 14 пам ти. Последнее сра батьшание схемы 13 сравнени кодбв всегда запаздывает относительно момента максимума сигнала на врем , не меньшее времени преобразовани АЦП 11, при этом в третьем регистре 14 пам ти оказываетс записанным заре- гистрированньй ранее в регистре 6 пам ти момент максимума входного сигнала . При спаде выходного напр жени пикового детектора 10 импульсы с выхода схемы 13 сравнени кодов прекращаютс , и при по влений ложного импульса на выходе первого порогово- элемента 3 записанный им в первьй регистр 6 пам ти код таймера 5 не переписываетс в третий регистр 14 пам ти. В результате исключаютс грубые погрешности определени момента максимума сигнала.

В момент окончани сигнала АЭ импульсом с выхода формировател 7 код момента максимума сигнала из третье- го регистра 14 пам ти переписываетс в блок 9 регистрации. Одновременно в блок 9 регистрации записьшаетс код максимального значени сигнала из второго регистра 12 пам ти, что расшир ет функциональные возможности устройства.

Далее выходным импульсом формировател 7 через элемент 8 задержки производитс сброс пикового детектора 10, АЦП 11 и регистров 6, 12 и 14 пам ти. После этого устройство подготовлено к новому циклу измерений.

Момент окончани сигнала АЭ определ етс временным дискриминатором 15, один из вариантов схемы которого представлен на фиг. 3. Счетчик 18, наход щийс в нулевом состо нии, пер694476 .

импульсом с выхода второго порогового элемента 4 предустанавл шает- с в кодовое состо ние N . В паузе между импульсами через элемент И 17 на вычитающий вход счетчика 18 поступают тактовые импульсы частотой f, уменьшающие его код. Если пауза меньLie

Nnn/fr, то следующим им

пульсом второго порюгового элемента 4 счетчик 18 снова возвращаетс в v кодовое состо ние , и далее процессы повтор етс . По окончании сигнала АЭ, когда пауза становитс боль а,п к°Д счетчика уменьшаетс до нул k на его выходе устанавливаетс нулевой уровень, который через элемент И 17 блокирует дальнейшее поступление на его счетный вход тактовых импульсов. В этом состо нии счетчик 18 остаетс до прихода следующего импульса АЭ.

Предлагаемое устройство не предъ вл ет жестких требований к быстродействию АЦП I1 и погрешности хранени напр жени пикового детектора 10. Высокое посто нство выходного напр жени пикового детектора 10 достаточно обеспечить лишь в течение времени

преобразовани АЦП 11. За счет .уменьшени времени хранени пикового детектора 10 можно повысить его быстродействие путем уменьшени емкости запоминающего конденсатора и тем самым повысить точность слежени за максимальньм значением сигнала,

Устройство также не реагирует на кратковременные спады сигнала ниже порогового уровн , обусловленные .

сложньм характером сигнала. Это исключает грубые погрешности прив зки к локальньм максимумам сигнала.

Таким образом, устройство позвол ет повысить достоверность определени момента максимума сигналов АЭ за счет уменьшени погрешности оценки его временного положени и регистрации при каждом акте АЭ только одного максимума, соответствующего наивысшему значению сигнала.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл определени момен- та максимума сигналов акуст1{ческой эмиссии, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь , усилитель и первьй пороговый элемент, второй пороговьй

элемент, последовательно соединенные таймер и первый регистр пам ти, уп- равл юций вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, последовательно соединенные формиро- ва тель импульсов и элемент задержки, выход которого подключен к входу Сброс первого регистра пам ти, и блок регистрации, управл ющий вход которого подключен к выходу формировател импульсов, отличаю- щ е вс .тем, что, с целью повышени достоверности определени мо- нента максимума сигналов акустичес- кой эмиссии, оно снабжено последовательно соединенными пиковьгм детектором , аналого-цифровым преобраэова- тел«4 и вторым регистром пам ти, выход которого подключен к первому вхо ду блока регистрации, схемой сравнени кодов, третьим регистром пам ти.

выход которого подключен к второму входу блока регистрации, и временным дискриминатором, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, а выход - к входу формировател импульсов, выход элемента задержки подключен к входам Сброс пикового детектора, аналого-цифрового преобразовател , второго и третьего регистров пам ти, вход второго порогового элемента подключен к выходу усилител , второй вход первого порогового элемента - к выходу пикового детектора, информационный вход третьего регистра пам ти - к выходу первого регистра пам ти, входы схемы сравнени кодов подключены к выходам аналого-цифрового преобразовател и второго регистра пам ти, а ее выход к входам Запись второго н третьего регистров пам ти.

Фи1.1

Фс/8. J